某300MW水氫氫機(jī)組定冷水含氫量超標(biāo)分析及處理

史松梅，范朝光，顧孟祥，曾云峰，劉波

(太倉(cāng)港協(xié)鑫發(fā)電有限公司，江蘇蘇州215433)

太倉(cāng)港協(xié)鑫發(fā)電有限公司4號(hào)機(jī)為上海電機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的QFSN-300-2型發(fā)電機(jī)組，冷卻方式為水-氫-氫冷，即定子線(xiàn)圈及連接線(xiàn)、出線(xiàn)套管采用水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵心及端部均采用氫冷氫氣由裝在轉(zhuǎn)子兩端的風(fēng)扇強(qiáng)制循環(huán)，并通過(guò)設(shè)置在定子機(jī)座上部的4組氫氣冷卻器進(jìn)行冷卻，氫氣系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)定子外殼、端蓋、氫氣冷卻器、密封瓦以及氫氣管路構(gòu)成全封閉氣密結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)介紹太倉(cāng)港協(xié)鑫發(fā)電有限公司4號(hào)發(fā)電機(jī)定冷水含氫量超標(biāo)的原因分析及處理過(guò)程，同時(shí)提出了解決問(wèn)題的預(yù)防措施，以提高機(jī)組安全運(yùn)行水平。

1 定冷水含氫量超標(biāo)分析

2011年7月21日10:05，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)4號(hào)發(fā)電機(jī)定冷水箱頂部放空氣門(mén)上部5 cm處含氫量達(dá)4.2%（報(bào)警值為3.2%）未報(bào)警，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定冷水箱至漏氫報(bào)警儀一次門(mén)未全開(kāi)，將發(fā)電機(jī)定冷水箱至漏氫報(bào)警儀一次門(mén)全開(kāi)，發(fā)“發(fā)電機(jī)定冷水箱漏氫”報(bào)警信號(hào)，其他未發(fā)現(xiàn)異常。經(jīng)查4號(hào)機(jī)每天補(bǔ)氫量呈上升趨勢(shì)，由平時(shí)的8 m3/d上升至22 m3/d?？梢猿醪脚袛啵l(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)氫氣漏入發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)（如圖1所示）。氫冷發(fā)電機(jī)的漏氫部位歸納起來(lái)有兩部分：一是氫冷發(fā)電機(jī)本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫，二是發(fā)電機(jī)外部附屬系統(tǒng)的漏氫。氫冷發(fā)電機(jī)本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫涉及4個(gè)系統(tǒng)：水電連接管和發(fā)電機(jī)線(xiàn)棒的水內(nèi)冷系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)密封瓦及氫側(cè)回油管接頭的油系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器的循環(huán)水系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)人孔、端蓋、手孔、二次測(cè)量引出線(xiàn)端口、出線(xiàn)套管法蘭及瓷套管內(nèi)部密封、出線(xiàn)罩、氫冷器法蘭、轉(zhuǎn)子導(dǎo)電桿等的氫密封系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)外部附屬系統(tǒng)的漏氫包括氫管路閥門(mén)及表計(jì)、氫油差壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氫油分離器、氫氣干燥裝置、氫濕度監(jiān)測(cè)裝置、絕緣過(guò)熱檢測(cè)裝置等。結(jié)合4號(hào)發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從圖1可以看出，氫氣進(jìn)入定冷水的最大可能性為水電連接管和發(fā)電機(jī)線(xiàn)棒的水內(nèi)冷系統(tǒng)。

圖1 發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)

2 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

問(wèn)題1。2011年9月8日4號(hào)發(fā)電機(jī)停機(jī)檢修，9月15日兩側(cè)端蓋、導(dǎo)風(fēng)筒拆除完畢，14:00進(jìn)行定子繞組檢查性水壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)汽側(cè)第33槽繞組絕緣引水管三通部位存在滲水，打開(kāi)手包絕緣檢查為三通金屬接頭存在砂眼（如圖2所示）。

問(wèn)題2。9月17日定冷水系統(tǒng)恢復(fù)并進(jìn)行發(fā)電機(jī)定冷水回路反沖洗，每天跟蹤測(cè)量定冷水水質(zhì)、發(fā)電機(jī)匯水環(huán)對(duì)地直流電阻、繞組絕緣電阻數(shù)據(jù)變化情況，定冷水電導(dǎo)率由起初的8.9μS/cm下降至1.416μS/cm，總匯水環(huán)對(duì)地直流電阻由0.2 kΩ上升至18 kΩ，繞組絕緣電阻R1為1.84 GΩ，R60為1.81 GΩ，吸收比接近1，繞組直流泄漏電流試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。9月23日檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)汽側(cè)18槽、19槽絕緣引水管內(nèi)壁存在異物，如圖3（a）所示，檢查定冷水A、B兩側(cè)濾網(wǎng)濾芯上有黑色黏稠狀物質(zhì)（如圖4所示），經(jīng)過(guò)化驗(yàn)確定該物質(zhì)為油、24%銅、1%鐵混合物，離子交換器樹(shù)脂中含黑色物質(zhì)。

3 處理過(guò)程

問(wèn)題1處理過(guò)程。2011年9月15日18:00左右，上海電機(jī)廠(chǎng)人員將砂眼補(bǔ)焊完畢并重新更換一根絕緣引水管，9月16日14:00開(kāi)始進(jìn)行8h修后水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)0.5 MPa，8h無(wú)泄漏。

問(wèn)題2處理過(guò)程。9月27～29日利用4號(hào)機(jī)組輔汽加熱定冷水至60℃，通過(guò)循環(huán)過(guò)濾的方式消除發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)內(nèi)部雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)4次熱水循環(huán)沖洗并4次換水，熱水循環(huán)沖洗共14h，汽側(cè)19槽油污基本消失，汽側(cè)18槽內(nèi)壁油污面積減小（如圖3（b）所示）。停止熱水循環(huán)后，將發(fā)電機(jī)熱循環(huán)水溫降溫至44℃，正常通水后，超聲波測(cè)汽側(cè)流量試驗(yàn)合格，匯水管對(duì)地電阻32.5 kΩ，電導(dǎo)在0.35，繞組絕緣A相1000M/1600M，B相1290M/2660M，C相990 M/1570M。

4 預(yù)防措施

（1）建立每臺(tái)發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫臺(tái)帳，并進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量異常增大，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)并組織分析，查找補(bǔ)氫量上升原因。

（2）保持發(fā)電機(jī)定冷水箱至漏氫報(bào)警儀一次門(mén)為全開(kāi)狀態(tài)，利用機(jī)組檢修對(duì)漏氫報(bào)警儀定值進(jìn)行校驗(yàn)，確保定冷水箱含氫量超標(biāo)時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警。

（3）發(fā)電機(jī)檢修時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)定冷水回路進(jìn)行檢查性水壓試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除發(fā)電機(jī)定冷水回路存在的安全隱患。

（4）建議將發(fā)電機(jī)定冷水箱上部充氮?dú)鈁1]，一方面可以隔絕水與空氣的接觸，減少氧對(duì)銅線(xiàn)的腐蝕；另一方面如定子線(xiàn)棒存在漏點(diǎn)，氫氣不可避免的漏至定冷水側(cè)，漏氫匯集至定冷水箱，導(dǎo)致定冷水箱頂部空間氫氣濃度在爆炸極限范圍內(nèi)，充氮?dú)饪梢员苊獗ㄊ鹿实陌l(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)漏氫現(xiàn)象后，在停機(jī)前積累數(shù)據(jù)分析和查找漏點(diǎn)，如停機(jī)前無(wú)法查出漏點(diǎn)，則應(yīng)在停機(jī)后重點(diǎn)對(duì)水電連接管和發(fā)電機(jī)線(xiàn)棒的水內(nèi)冷系統(tǒng)采用水壓試驗(yàn)查找漏點(diǎn)，查出漏點(diǎn)后應(yīng)設(shè)法消除漏點(diǎn)；同時(shí)應(yīng)充分考慮密封油經(jīng)氫氣帶入內(nèi)冷水系統(tǒng)后對(duì)發(fā)電機(jī)定子回路造成的污染及對(duì)發(fā)電機(jī)定子回路絕緣造成的影響，利用機(jī)組輔汽加熱發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)，采用熱水循環(huán)沖洗法消除發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)內(nèi)部雜質(zhì)的方法，可起到良好的效果。

[1] 國(guó)家電力公司發(fā)輸電運(yùn)營(yíng)部．防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.